本發(fā)明涉及石油鉆井領域，特別是涉及一種扭轉沖擊器。

背景技術：

扭轉沖擊器是一種輔助破巖工具，可以通過流體的液壓能轉換為周向往復動作的機械能，以給鉆頭在周向上施加往復脈沖，防止鉆頭卡在地層中，使整個鉆井過程穩(wěn)定。

在現(xiàn)有技術中，扭轉沖擊器的結構較為復雜，尤其是在其與鉆頭相連的位置，零件較多。在鉆井過程中，尤其是在對較硬的地層進行鉆井的過程中，這種結構復雜的扭轉沖擊器難以承受鉆井產(chǎn)生的振動及負載，極易導致其內部結構損壞，從而極易導致部分扭轉沖擊器的結構和鉆頭遺落在井中，影響進一步井下作業(yè)。

因此，需要一種能保證鉆井作業(yè)順利進行的扭轉沖擊器。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種扭轉沖擊器，使用這種扭轉沖擊器能保證鉆井作業(yè)順利進行。

本發(fā)明提出了一種扭轉沖擊器，包括：殼體，在殼體的周向內壁上構造有滑動槽；設置于殼體內的旋轉體，旋轉體與鉆頭相連；以及將旋轉體與殼體保持在一起的卡件，卡件包括容納于滑動槽內并與滑動槽滑動式配合的滑接端；其中，在使用時，卡件能使與鉆頭相連的旋轉體保持在殼體內并能承受鉆井產(chǎn)生的振動及負載。

通過使用本發(fā)明的扭轉沖擊器，卡件能使殼體與旋轉體沿軸向方向(即，對卡件產(chǎn)生剪切力的方向)的相對運動被阻止，保證了旋轉體能有效保持在殼體內，進而保證了鉆頭能與扭轉沖擊器的有效連接。這種連接方式較為穩(wěn)定，能保證扭轉沖擊器在作業(yè)過程中保持結構穩(wěn)定，不易損壞，從而保證了扭轉沖擊器的完整性，扭轉沖擊器和與其相連的鉆頭不會遺落在井中，進而保證了鉆井作業(yè)能順利 進行。此外，卡件為一體的，結構簡單，強度較高，從而能有效承載鉆井產(chǎn)生的振動和負載，保證鉆井作業(yè)的順利進行。

在一個實施例中，在旋轉體的周向側面上徑向向內延伸設置有插道，卡件還包括與滑接端相連的插接端，插接端容納于插道內。其中，卡件能沿插道滑動至滑接端完全收回到旋轉體之內。這種結構令使用者能夠方便地對扭轉沖擊器進行裝配，從而能更方便地將扭轉沖擊器與鉆頭穩(wěn)定相連。

在一個實施例中，滑接端構造成在插接端上向兩側延伸的弧形延伸體，在插道靠近旋轉體的外壁一側延伸構造有相應的限位槽，滑動槽構造為環(huán)形的以適應于弧形延伸體的形狀。其中，滑接端能全部縮回到限位槽內，并且限位槽的槽壁能防止卡件繼續(xù)沿徑向向內運動。這種滑接端對軸向載荷的承載面較大，從而有效提高了對軸向載荷的承載能力，進而提高了旋轉體容納于殼體內的穩(wěn)定性，保證了鉆頭能與扭轉沖擊器穩(wěn)定連接。另外，限位槽能保證卡件完全收回到旋轉體內，并能在卡件進一步向內運動時用滑動槽的壁抵住卡件，使其無法繼續(xù)運動，從而防止了卡件滑入過深，進而令這種扭轉沖擊器使用更方便。

在一個實施例中，旋轉體為中空結構，插道貫穿旋轉體的側壁，扭轉沖擊器還包括裝卸式設置在旋轉體內的擋件，其中，擋件能封堵插道的內側以阻止卡件滑動。裝入旋轉體內的擋件能防止卡件朝向設置擋件的一側滑動，從而保證了旋轉體有效保持在殼體內。另外，擋件為可拆卸的，當擋件拆下后，會在其安裝位置處產(chǎn)生空間(即，旋轉體的中空位置)，卡件可朝向該空間處滑動，從而使其滑接端能完全收回到旋轉體內。上述這種設置不僅保證了扭轉沖擊器的結構穩(wěn)定性，還使扭轉沖擊器為可拆卸的，方便了使用者對其內部進行清理與檢查。

在一個實施例中，擋件與旋轉體螺紋連接。螺紋能起到引導作用，這使得扭轉沖擊器的裝配更加方便。

在一個實施例中，在卡件的插接端上與擋件接觸處構造有傾斜的推擠面。在安裝擋件時，擋件的上端與傾斜的推擠面相接觸，從而會對卡件產(chǎn)生徑向推動力，以使其插入到滑動槽內。

在一個實施例中，在擋件與卡件接觸的上端處構造有傾斜的引導面。引導面為傾斜的，從而能方便地向卡件產(chǎn)生沿徑向的推動力，以使其插入到滑動槽內。

在一個實施例中，卡件為多個，在多個卡件的滑接端恰好縮回到旋轉體內時，多個滑接端能一起圍成一個整圓。這種結構保證了卡件對軸向載荷的承載面進一步增大，極大地保證了卡接的穩(wěn)定性，提高了連接的有效性。

在一個實施例中，在殼體上與滑動槽相對應的側壁處構造有通孔。通孔減小了卡件進入滑動槽時的阻力，方便了使用者對扭轉沖擊器進行裝配。

在一個實施例中，在通孔內容納有活動式頂桿，頂桿能伸入到滑動槽內以頂動卡件的滑接端。頂桿能防止沉砂等雜質從通孔進入到旋轉體與殼體之間，從而保證了旋轉體能順利轉動。另外，頂桿還能將卡件頂出滑動槽，使旋轉體能順利被取出。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)這種連接方式極為穩(wěn)定，能保證扭轉沖擊器在作業(yè)過程中保持結構穩(wěn)定，不易損壞，從而保證了扭轉沖擊器的完整性，扭轉沖擊器和與其相連的鉆頭不會遺落在井中，進而保證了鉆井作業(yè)能順利進行。(2)卡件為一體的，結構簡單，強度較高，從而能有效承載鉆井產(chǎn)生的振動和負載，保證鉆井作業(yè)的順利進行。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中：

圖1顯示了本發(fā)明的扭轉沖擊器的軸向剖面示意圖。

圖2顯示了本發(fā)明的扭轉沖擊器的局部結構示意圖。

圖3顯示了本發(fā)明的扭轉沖擊器的橫截面示意圖。

圖4顯示了本發(fā)明的卡件的結構示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

這里應理解地是，這里的軸向、周向和徑向均以整個扭轉沖擊器為參照，例如，軸向為沿扭轉沖擊器的軸線的方向。

圖1示意性地顯示了本發(fā)明的扭轉沖擊器100的結構。扭轉沖擊器100包括殼體10和旋轉體20。旋轉體20設置在中空的殼體10內部，并與鉆頭200相連。優(yōu)選地，旋轉體20與鉆頭200通過螺紋結構連接，連接簡單，穩(wěn)定。在鉆頭轉 動時，旋轉體隨鉆頭一同沿扭轉沖擊器的軸向轉動，并能保持容納在殼體10內。為了在鉆頭200工作時保證旋轉體20能穩(wěn)定地保持在殼體10內，在旋轉體20的軸向側壁上向內延伸設置有插道21，并在插道21內設置有卡件30。在殼體10內周向內側壁上設置有相應的滑動槽12?？?0的一端保持容納在插道21內，此端為插接端32，而另一端可延伸以進入到滑動槽12內，此端為滑接端31。插道21沿旋轉體20的徑向設置。這樣，在旋轉體20沿殼體10的軸向活動或具有沿殼體10的軸向活動的趨勢時，卡件30的滑接端31能卡在滑動槽12內，從而防止了旋轉體20與殼體10沿軸向方向的進一步相對運動，這樣便能使與鉆頭200相連的旋轉體20保持在殼體10內并隨鉆頭200一同轉動?；佣四茉诨瑒硬蹆?，并優(yōu)選為環(huán)形的滑動槽內相對于殼體繞軸線小角度往復轉動，進而能給鉆頭提供周向往復的脈沖。

這種扭轉沖擊器的結構簡單，穩(wěn)定性高，不易損壞，從而能有效防止扭轉沖擊器和鉆頭遺落在井內。另外，穩(wěn)定工作的扭轉沖擊器不易損壞，提高了井下作業(yè)的安全性。因此，使用上述這種扭轉沖擊器能保證鉆井作業(yè)和接下來的進一步井下作業(yè)均能順利進行。

優(yōu)選地，在插接端32與插道21密封，例如可如圖4所示的那樣，在插接端32上構造用于容納密封件33的環(huán)形凹槽。如圖2所示的那樣在將卡件30裝配到旋轉體20內時，在環(huán)形凹槽上套設密封件33，使插接端32與插道21密封。密封式的連接使得外界的砂粒、雜質等無法進入，保證了裝置內部的干凈，使扭轉沖擊器100在工作時不會受到雜質的影響，進而保證了鉆頭200工作的順滑和穩(wěn)定。

如圖2所示的那樣，還可以在插道21靠近旋轉體20的外壁的一側構造限位槽22，限位槽22的截面大于插道21另一端的截面，并且其形狀要適應于滑接端31的形狀以保證卡件30能完全收回到旋轉體20內。同時，卡件30上也可構造有相應的外凸起，例如可優(yōu)選地直接令滑接端31的截面尺寸大于插接端32的截面尺寸。滑接端31沿插道21方向的長度小于或等于，并優(yōu)選為小于限位槽22沿插道21方向的深度?？?0能在插道21內滑動，直至滑接端31完全收回到旋轉體20的內部。此時，旋轉體20與殼體10之間的相對軸向運動不受到阻擋，使得旋轉體20和卡件30均能被取出。這種設置使得扭轉沖擊器100本身為可拆卸的，從而方便了使用者對其內部進行保養(yǎng)、清理。這里應理解地是，可通過彈 簧等連接件將卡件30連接在旋轉體內，這同時還能保證卡件30能伸出到旋轉體之外，并能完全縮回到旋轉體內。

在一個優(yōu)選的實施例中，為了保證卡件30能在旋轉體20旋轉時較為穩(wěn)定地保持在滑動槽12內，可如圖3所示的那樣，將旋轉體20構造為中空的，在其中可設置擋件40。擋件40能通過螺紋連接的方式與旋轉體20相連。在旋入擋件40時，其可與在插道21內的卡件30相接觸，使其無法回縮，從而使滑接端31能穩(wěn)定地保持在滑動槽12內。當需要拆卸扭轉沖擊器時，可先將擋件40取出，此時會產(chǎn)生供卡件30回縮到旋轉體20內的空間，使滑接端31完全縮回，以將旋轉體取出。此時由于限位槽22的設置，還能防止卡件30縮回過多以致其從中空的旋轉體20內掉出。這里優(yōu)選地令卡件30沿插道21方向的厚度大于插道21的厚度，從而當擋件40旋入后，卡件30能有效卡在外殼與旋轉體20之間，而當取出擋件40后，卡件30的一部分會伸入到設置擋件40的位置，使卡件30能全部收回到旋轉體20內。這種結構更為穩(wěn)定，從而能使扭轉沖擊器與鉆頭穩(wěn)定連接，進而能有效提高扭轉沖擊器的可靠性。

滑接端31能在滑動槽12內沿周向延伸。優(yōu)選地，如圖4所示的那樣，滑接端31構造為弧形延伸體，以使承受旋轉體20與殼體10之間的軸向載荷的表面增大，從而提高扭轉沖擊器100的強度和穩(wěn)定性，保證鉆頭200能與扭轉沖擊器100有效連接。滑動槽12構造為環(huán)狀的，以容納弧形延伸體，并保證旋轉體20和卡件30能相對殼體10繞軸線小角度往復轉動，進而能給鉆頭200提供周向往復的脈沖。

這里所說的弧形延伸體如圖4所示的那樣，是大體如圓管側壁的一部分那樣的形狀。

如圖2所示的那樣，還可在擋件40的旋入端處構造引導面，引導面與卡件30接觸會對卡件30產(chǎn)生沿插道21方向的力，從而使卡件30能更加方便地插入到滑動槽12內。還可在卡件30的插接端32上設置推擠面321，推擠面321設置為能與擋件40相接觸，這同樣能方便將卡件3推入到滑動槽12中。優(yōu)選地，卡件30可構造為如圖4所示的那樣，其插接端32的末端處大體呈楔形，以進一步方便使用。楔形的末端可在與擋件40接觸處構造有與擋件40相適應的弧形輪廓，這樣能有效提高其與擋件40的接觸面積，保證其強度，提高扭轉沖擊器100的穩(wěn)定性。

這里應理解地是，旋入端指的是如圖2所示的擋件40的上端，其為裝配擋件40時優(yōu)先進入到旋轉體20內的一端。

在一個優(yōu)選的實施例中，扭轉沖擊器設置有多個卡件30，多個卡件均勻分布并均勻而穩(wěn)定地承受軸向負載。例如，可如圖3所示的那樣設置4個卡件30，滑接端31的扇形面均為90°，并且當4個卡件30均恰好縮回到旋轉體20內時，滑接端31相互接觸并能一起形成一個整圓。這一設置使得卡件30承載軸向載荷的面最大化，極大地保證了旋轉體20穩(wěn)定保持在殼體10內，從而極大地保證了鉆具與整個扭轉沖擊器100的穩(wěn)定連接。

還可如圖3所示的那樣，在殼體10的側壁上設置徑向的通孔，通孔設置在滑動槽12的側壁上，并能與卡件30相對，優(yōu)選地在插入卡件30時與卡件30的插接端32相對，以更加方便卡件30的裝卸。殼體10內部均為密封的，在將卡件30推向殼體10的過程中，可保證卡件30的滑接端31一側的空氣能經(jīng)通孔有效排出到殼體10之外，從而保證了滑接端31能順利伸入到滑動槽12中。

另外，為了防止在鉆井過程中，通孔處會有雜質進入，在通孔內設置有可裝卸式頂桿，頂桿優(yōu)選為銷釘。頂桿能密封通孔，以防止沉砂等顆粒進入到殼體10與旋轉體20之間的間隙內，從而保證了旋轉體20能相對于殼體10有效轉動。而在組裝時，為了保證空氣能由通孔排出以保證卡件順利進入到殼體的滑動槽內，可將頂桿取出。

另外，頂桿設置為活動式頂桿，可以使其伸入到容納腔內頂動卡件30，從而能方便地將卡件30完全頂回到旋轉體20內部，使旋轉體能從殼體10內取出。

鉆頭200與扭轉沖擊器100能有效連接，并能在不需要鉆頭200工作時，相互拆卸下來，從而更加方便了對鉆頭200和扭轉沖擊器100的運輸，尤其是方便了對鉆頭200和扭轉沖擊器100的長途運輸，極大地降低了運輸負擔，減少了運輸成本。另外，由于扭轉沖擊器100和鉆頭200有利于運輸。鉆頭200的結構為本領域的技術人員所熟知的，在此不加贅述。

本申請的扭轉沖擊器100的步驟如下：

(1)將卡件30從旋轉體20的外側插入到滑道中；

(2)將裝有卡件30的旋轉體20插入到殼體10內；

(3)將擋件40旋入到旋轉體20內，使卡件30進入到滑動槽12內，并防止卡件30回縮；

(4)將頂桿插入到通孔內，使其密封。

使用上述扭轉沖擊器100，能夠保證扭轉沖擊器100與鉆頭200穩(wěn)定并可反復裝卸地連接，方便運輸，極大地降低了運輸成本以及作業(yè)成本。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。